新教材高考化學一輪復習新型電源工作原理課件（22張）

微專題15新型電源工作原理【知識基礎】1．知識遷移破解陌生電池裝置

由陌生裝置圖遷移到課本熟悉的裝置圖知識遷移燃料電池燃料“CO、H2”→課本上“H2”→負極氧化劑“O2、CO2”→課本上“O2”→正極“熔融碳酸鹽”→課本上“電解質溶液”可逆電池電解池“A”與電源負極相連→課本上“X”與電源負極相連→推出“A”為陰極→發(fā)生還原反應；“B”與電源正極相連→課本上“Y”與電源正極相連→推出“B”為陽極→發(fā)生氧化反應2.可充電電池(二次電池)(1)可充電電池的分析流程①可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。②放電時的負極反應和充電時的陰極反應互為逆反應，放電時的正極反應和充電時的陽極反應互為逆反應。將負(正)極反應式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應式。③充、放電時電解質溶液中離子移動方向的判斷分析電池工作過程中電解質溶液的變化時，要結合電池總反應進行分析。a.首先應分清電池是放電還是充電。b.再判斷出正、負極或陰、陽極。放電充電(2)可充電電池的思維模型因此，充電時電極的連接可簡記為“負接負后作陰極，正接正后作陽極”。3．鋰電池與鋰離子電池(1)鋰電池鋰電池是一類由金屬鋰或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池的負極材料是金屬鋰或鋰合金，工作時金屬鋰失去電子被氧化為Li＋，負極反應均為Li－e－===Li＋，負極生成的Li＋經(jīng)過電解質定向移動到正極。(2)鋰離子二次電池①鋰離子電池基于電化學“嵌入/脫嵌”反應原理，替代了傳統(tǒng)的“氧化—還原”理念；在兩極形成的電壓降的驅動下，Li＋可以從電極材料提供的“空間”中“嵌入”或者“脫嵌”。②鋰離子電池充電時陰極反應式一般為C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放電時負極反應是充電時陰極反應的逆過程：LixC6－xe－===C6＋xLi＋。

正極材料充電時陽極反應式放電時正極反應式電池總反應式LiFePO4LiFePO4－xe－===xLi＋＋Li1－xFePO4Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4Li1－xFePO4＋LixC6

LiFePO4＋C6LiCoO2LiCoO2－xe－===xLi＋＋Li1－xCoO2Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2Li1－xCoO2＋LixC6

LiCoO2＋C6LiMn2O4LiMn2O4－xe－===xLi＋＋Li1－xMn2O4Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4Li1－xMn2O4＋LixC6

LiMn2O4＋C6微點撥幾種特殊的原電池一般情況下，能自發(fā)進行的氧化還原反應可設計成原電池，但也存在一些特殊情況。(1)沉淀反應、中和反應等非氧化還原反應也可以設計為原電池。如類型原理圖及信息反應式①利用沉淀反應設計的原電池工作一段時間后兩極均增重負極：Ag－e－＋Cl－===AgCl；正極：Ag＋＋e－===Ag；總反應：Ag＋＋Cl－===AgCl②利用中和反應設計的原電池負極：H2－2e－＋2OH－===2H2O；正極：2H＋＋2e－===H2↑；總反應：H＋＋OH－===H2O(2)利用離子濃度差也可以設計成原電池，即“濃差電池”，其總反應是一個體系的物理狀態(tài)的變化。如類型原理圖及信息電極反應式濃差電池閉合開關K后，電子由溶液濃度小的一極流出負極：Ag－e－===Ag＋；正極：Ag＋＋e－===Ag；(3)可逆的氧化還原反應也可設計成原電池，改變物質的濃度，電極反應式會發(fā)生變化。如類型原理圖及信息電極反應式利用可逆氧化還原反應設計的原電池總反應：2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2①反應開始時，負極為乙中的石墨，電極反應式為2I－－2e－===I2。②當達到化學平衡狀態(tài)時，向甲中加入FeCl2固體，此時負極為甲中的石墨，電極反應式為Fe2＋－e－===Fe3＋【專題精練】1．隨著可穿戴電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，便攜式柔性電池成為了電化學領域的熱門研究方向。某種柔性準固態(tài)Li-CO2二次電池采用了鋰絲作負極，錨定在碳納米管上的超細Mo2C納米顆粒作正極，電解質則使用了吸附在高導電性布表面的耐熱凝膠聚合物電解質GPE(可傳遞Li＋)，電池總反應為4Li＋3CO2

2Li2CO3＋C。下列說法正確的是(

)A.便攜式柔性電池具有可任意彎折不影響工作性能的優(yōu)點B.該電池充電時Li＋從鋰絲通過GPE向碳納米管移動C.該電池可隨時補充正極的活性物質CO2D.該電池放電時正極反應是3CO2＋4e－＋4Li＋===2Li2CO3＋C解析：柔性電池可適當彎折，但過分彎折可能會破壞電池內(nèi)部結構，使電解質從高導電性布表面脫落，影響電池性能，A錯誤；充電時陽離子向陰極移動，即Li＋從碳納米管通過GPE向鋰絲移動，B錯誤；便攜式電池活性物質應儲存在電池內(nèi)部，不能隨時補充，C錯誤。答案：D

答案：C

3．中科院董紹俊課題組將二氧化錳和生物質置于一個由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池，如圖所示，該電池可將可樂(pH＝2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是(

)A.a極為正極B.隨著反應不斷進行，負極區(qū)的pH不斷增大C.b極的電極反應式為MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－D.若消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉移0.02mol電子答案：D解析：由圖示知，a極上C6H12O6轉化成C6H10O6，碳元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，b極上二氧化錳發(fā)生還原反應生成＋2價錳，a極為負極，b極為正極，A項錯誤；依題意知，負極的電極反應式為C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，負極區(qū)的pH不斷減小，B項錯誤；由于該電池為酸性環(huán)境，b極的電極反應式為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C項錯誤；由負極反應式知，每消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉移0.02mol電子，D項正確。4．(1)直接硼氫燃料電池(DBFC)是以NaBH4溶液為負極燃料的一種高比能電池，其工作原理如圖所示，則通入空氣的一極是________(填“正極”或“負極”)，此電池負極的電極反應式為___________________________。正極

(2)科學家研發(fā)的“全氫電池”的工作原理如圖所示，該電池工作一段時間后，右池溶液的導電能力幾乎不變。下列有關該電池的說法正確的是________(填字母)。a.電池的總反應是2H2＋O2===2H2Ob.左邊電極上的電勢高于右邊電極上的電勢c.負極的電極反應式是H2－2e－＋2OH－===2H2Od.裝置中所用的是陰離子交換膜e.產(chǎn)生能源的源泉是酸和堿的中和能ce(3)LiFePO4電池穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好，該電池的總反應式是L